5 minute read
NADES otapala zelena revolucija
Ekološki prihvatljiva, prirodna, niskotemperaturna eutektička otapala (Naturaldeepeutectic solvents) imaju nisku točku taljenja, nisku hlapljivost, nezapaljivost, nizak tlak pare, kemijsku i toplinsku stabilnost, cijena im je niska te ih je lako pripremiti u industrijskom mjerilu. Stoga su dobri kandidati za provođenje ekstrakcije biljaka u većem mjerilu.
AUTORICA: dr.sc. Manuela Panić, Nades Design
Posljednjih godina biljni ekstrakti privlače veliku pažnju javnosti zbog pozitivnih učinaka na ljudsko zdravlje. Naime, bogati su različitim biološki aktivnim spojevima kao što su antioksidansi, esencijalna ulja, arome, vitamini, boje i pigmenti, organske kiseline, pektini i drugim koji posjeduju antioksidacijsko, antibakterijsko, antiviralno, protuupalno, antitumorsko i/ili antimutageno, te druga blagotvorna djelovanja1. Stoga biljni ekstrakti u današnje vrijeme nalaze sve veću primjenu u farmaceutskoj industriji, a široko su primjenjivi i u industriji hrane i pića te kozmetičkoj industriji.
Slijedom navedenog, ekstrakcija i identifikacija biološki aktivnih spojeva iz različitih biljaka postala je vrlo važno područje znanstvenih istraživanja. Tržišna vrijednost biljnih ekstrakata u 2021. godini procijenjena je na 34.4 milijarde USD, a tržište se i dalje razvija. Trenutna tehnologija koja prati razvoj tržišta biljnih ekstrakata nije u skladu s inovacijama i ekološkim trendovima, jer podrazumijeva i korištenje otapala na bazi nafte. Potrebno je naći otapalo koje bi otopilo i hidrofilne i lipofilne fitokemikalije iz biljaka, budući da su biološki aktivni spojevi iz biljaka kemijski raznovrsna skupina spojeva. Neki od njih topljivi su u vodi kao otapalu, dok se većina otapa u otapalima na osnovi nafte. Ta otapala koja se koriste u pripremi ekstrakta su toksična, zapaljiva i eksplozivna, ali i hlapljiva, što rezultira onečišćenjem zraka. Također, uzrokuju 60% svih industrijskih emisija i 30% emisija hlapljivih organskih spojeva. Iako je činjenica da je u 21. stoljeću prema direktivi 2009/32/EC (Food) još uvijek dozvoljeno svakodnevno unositi 2,9 mg/kg heksana ili 6 mg/ kg diklormetana, cilj Green-deala je zamijeniti takva otapala ekološki prihvatljivim alternativama.
Takav potencijal su prije desetak godina pokazala prirodna niskotemperaturna eutektička otapala (eng. NAtural Deep Eutectic Solvents , NADES) koja mogu ekstrahirati i polarne i nepolarne biološki aktivne spojeve. Prirodna eutektička otapala su smjese kvaternih amonijevih soli (npr. kolin-klorid) s donorom vodika (npr. alkoholi, organske kiseline, šećeri, vitamini i amidi) u definiranom stehiometrijskom odnosu povezani vodikovim vezama2,3 (slika 1).
SLIKA 1
SLIKA 2
NADES otapala karakteristična su po svojstvu eutektičnosti, tj. sniženo im je talište u odnosu na tališta pojedinačnih ishodnih komponenti. Osim zelenog karaktera, jedna od istaknutih karakteristika tih otapala je mogućnost modifikacije njihove strukture, a time i promjena fizikalno-kemijskih svojstava. To posljedično utječe na mogućnost i učinkovitost njihove primjene u selektivnoj izolaciji biološki aktivnih molekula. Budući da je broj mogućih kemijskih struktura tih otapala iznimno velik, čak 106 različitih otapala, postoji mogućnost njihova dizajniranja za specifične namjene4
NADES otapala posjeduju nisku točku taljenja, nisku hlapljivost, nezapaljivost, nizak tlak pare, kemijsku i toplinsku stabilnost, cijena im je niska te ih je lako pripremiti u industrijskom mjerilu. Stoga su dobri kandidati za provođenje ekstrakcije biljaka u većem mjerilu. Primjenom NADES-a, izbjegava se i dosad najčešće nužan korak u proizvodnji biljnih ekstrakata – izolacija i pročišćavanje, odnosno uklanjanje otapala na osnovi nafte korištenog za ekstrakciju. Naime, pretpostavlja se da su NADES otapala sigurna za ljudsku konzumaciju, čime se ukupan trošak priprave biljnih ekstrakata njihovom uporabom smanjuje, jer nisu potrebni izolacija i pročišćavanje fitokemikalija iz reakcijske smjese5,6
Drugi pozitivan aspekt primjene tih otapala u ekstrakcijskim procesima odnosi se na učinkovitost ekstrakcije NADES-a iz biljaka u usporedbi s konvencionalnim otapalima. Do sada je otkriveno da se ekstrakcijom biljke primjenom NADES-a dobiva ekstrakt s jedinstvenim fitokemijskim sadržajem. Moguće je ekstrahirati više nekog spoja i više različitih spojeva, te je i kvalitativno i kvantitativno takav ekstrakt „bogatiji“. Nadalje, NADES otapala utječu i na stabilnost biološki aktivnih spojeva, pa se njihovom primjenom dobiva stabilan proizvod s jačom biološkom aktivnošću. Zato taj pristup predstavlja izvrsnu mogućnost za proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata7,8. NADES ekstrakti odlikuju se antioksidativnim svojstvima, povećavaju dugotrajnost proizvoda i biodostupnost. Takvi ekstrakti pokazali su dobru kompatibilnost sa stanicama kože, a dokazana je i njihova biološka učinkovitost kao što su hidratacija, anti-aging te UV zaštita9
Upravo zbog navedenih razloga, tim znanstvenica s Prehrambeno-biotehnološkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu odlučio je tržištu ponudit NADES otapala i proizvode na njihovoj osnovi. Cilj im je premostiti jaz između akademske zajednice i industrije te na tržište uvesti održive zelene proizvode. Njihova „priča“ s NADES otapalima započela je 2013. godine u akademskoj zajednici, a od tada rade i stvaraju inovacije na polju zelene kemije. Vjeruju da je sada pravo vrijeme i da je industrija spremna za implementaciju zelenih otapala u razne proizvode.
Kao poduzetnice svoj su put pokrenule u SPOCK start up inkubatoru. Dobile su potporu ACT grupe za pokretanje poslovanja i razvoj proizvoda. Pobjednice su i ovogodišnjeg Green Hackaton natjecanja koje je realizirano u suradnji s Britanskom ambasadom i Algebra LAB-om na Greencajt festivalu. Dobile su i potporu EIT Fooda putem programa EWA koji je provodio Lean Start Up Hrvatska, gdje su osvojile prvu nagradu. Također, na LAQOTHON natjecanju za najbolju zelenu ideju osvojile su 3. mjesto.
